Trong bối cảnh ô nhiễm nhựa ngày càng trở thành một cuộc khủng hoảng toàn cầu, các nhà khoa học đã phát hiện ra những đồng minh bất ngờ từ thế giới tự nhiên: một số loài nấm có khả năng phân hủy và “tiêu hóa” các loại nhựa vốn được cho là tồn tại hàng trăm năm. Những phát hiện này mở ra một hướng đi đầy hứa hẹn cho công nghệ xử lý rác thải và làm sạch môi trường.
Điều quan trọng cần làm rõ, thuật ngữ “nấm ăn nhựa” không có nghĩa là con người có thể ăn các loại nấm này sau khi chúng phân hủy nhựa. Ngược lại, chúng có thể hấp thụ các chất độc hại từ nhựa. Thuật ngữ này mô tả khả năng của nấm trong việc sử dụng enzyme để phá vỡ các liên kết polymer phức tạp trong nhựa, biến chúng thành nguồn năng lượng để sinh trưởng.
Dưới đây là một số loài nấm tiêu biểu đã được khoa học ghi nhận về khả năng đặc biệt này:
1. Aspergillus tubingensis: Kẻ Hủy Diệt Polyurethane (PU)
- Khả năng: Loài nấm này có khả năng phân hủy nhựa Polyurethane (PU), một loại nhựa phổ biến được sử dụng trong sản xuất đồ nội thất, vật liệu cách nhiệt, da giả và nhiều ứng dụng công nghiệp khác.
- Phát hiện: Aspergillus tubingensis được phát hiện tại một bãi rác ở Pakistan. Trong điều kiện phòng thí nghiệm, loài nấm này đã cho thấy khả năng phân hủy một tấm nhựa PU chỉ trong vài tuần, một quá trình mà trong tự nhiên phải mất hàng thế kỷ.
- Cơ chế: Nấm tiết ra các enzyme có khả năng tấn công và phá vỡ các liên kết hóa học bền vững trong cấu trúc của nhựa PU, biến polime thành các phân tử nhỏ hơn mà chúng có thể hấp thụ.
2. Pestalotiopsis microspora: Phân Hủy Nhựa Ngay Cả Trong Môi Trường Thiếu Ôxy
- Khả năng: Đây là một trong những loài nấm đầu tiên được phát hiện có khả năng phân hủy và sử dụng Polyurethane (PU) làm nguồn thức ăn duy nhất.
- Phát hiện: Được các nhà nghiên cứu từ Đại học Yale tìm thấy trong rừng rậm Amazon của Ecuador, Pestalotiopsis microspora sở hữu một khả năng độc đáo: nó có thể phân hủy nhựa trong môi trường yếm khí (không có ôxy). Điều này làm cho nó trở thành một ứng cử viên tiềm năng cho việc xử lý rác thải nhựa được chôn lấp sâu dưới lòng đất.
- Cơ chế: Loài nấm này sản sinh ra một lớp enzyme gọi là serine hydrolase, có hiệu quả cao trong việc phá vỡ các liên kết hóa học của nhựa PU.
3. Parengyodontium album: Nấm Biển Phân Hủy Polyethylene (PE)
- Khả năng: Loài nấm biển này có thể phân hủy Polyethylene (PE), loại nhựa phổ biến nhất trên thế giới, được dùng để sản xuất túi ni lông, chai lọ, và màng bọc thực phẩm.
- Phát hiện: Parengyodontium album được tìm thấy sống trên các mảnh rác thải nhựa trôi nổi ở Bắc Thái Bình Dương.
- Cơ chế và Điều kiện: Một điểm đặc biệt là loài nấm này cần có sự tác động của tia cực tím (UV) từ ánh sáng mặt trời để bắt đầu quá trình phân hủy. Tia UV làm yếu cấu trúc bề mặt của nhựa, tạo điều kiện cho enzyme của nấm xâm nhập và phá vỡ các liên kết polymer.
4. Schizophyllum commune: Tiềm Năng Với Nhựa Polyethylene (LDPE)
- Khả năng: Nấm chẻ (Split-gill mushroom), một loài nấm phổ biến trên toàn thế giới, cũng đang được nghiên cứu về khả năng phân hủy nhựa Polyethylene mật độ thấp (LDPE).
- Nghiên cứu: Các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm đã chỉ ra rằng Schizophyllum commune có thể làm giảm trọng lượng và thay đổi cấu trúc của các tấm phim LDPE sau một thời gian ủ. Loài nấm này nổi tiếng với việc tiết ra một loạt các enzyme mạnh mẽ để phân hủy gỗ, và các nhà khoa học tin rằng những enzyme này cũng có thể có tác dụng đối với nhựa.
Tương Lai và Thách Thức
Mặc dù những phát hiện trên là vô cùng hứa hẹn, việc ứng dụng các loài nấm này vào xử lý rác thải nhựa trên quy mô công nghiệp vẫn còn đối mặt với nhiều thách thức. Các nhà khoa học cần xác định điều kiện tối ưu (nhiệt độ, độ ẩm, nguồn dinh dưỡng bổ sung) để nấm hoạt động hiệu quả nhất. Hơn nữa, tốc độ phân hủy trong môi trường tự nhiên có thể chậm hơn đáng kể so với trong phòng thí nghiệm.
Tuy nhiên, việc nghiên cứu nấm “ăn” nhựa đang mở ra một lĩnh vực mới gọi là “mycoremediation” (cải tạo môi trường bằng nấm). Trong tương lai, chúng ta có thể thấy các nhà máy xử lý sinh học sử dụng các “siêu nấm” này, hoặc các dung dịch enzyme chiết xuất từ chúng, để xử lý các bãi rác khổng lồ, góp phần giải quyết một trong những vấn đề môi trường cấp bách nhất của hành tinh.
Tài liệu tham khảo:
- Nghiên cứu: Khan, S., Nadir, S., Shah, Z. U., Shah, A. A., & Jones, A. M. (2017). Biodegradation of polyester polyurethane by Aspergillus tubingensis. Environmental Pollution, 225, 469-480.
- Nghiên cứu: Russell, J. R., Huang, J., Anand, P., Kucera, K., Sandoval, A. G., Dantzler, K. W., … & Strobel, S. A. (2011). Biodegradation of polyester polyurethane by endophytic fungi. Applied and Environmental Microbiology, 77(17), 6076-6084.
Các trích dẫn này là nền tảng khoa học cho những tuyên bố về khả năng “ăn” nhựa của nấm và là điểm khởi đầu cho nhiều nghiên cứu sâu hơn trong lĩnh vực xử lý ô nhiễm bằng phương pháp sinh học.
Discover more from Cùng Học Cùng Mơ
Subscribe to get the latest posts sent to your email.